嵌入式系统中usb设备驱动研究与实现

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1、西北师范大学硕士学位论文第1章绪论件系统的开发方式”、“USB接口在Bootloader中的扩展”等。所涉及的内容包括电子技术、计算机技术、通讯技术、测试技术等多个学科。1.3.1本课题主要工作本文将嵌入式技术和USB技术相结合，构造了一个基于USB接口的海量存储设备，旨在解决固定电话上各种信息的存储问题。首先，以ARM－STR710开发板为硬件平台，设计了嵌入式USB存储设备的硬件部分，包括STR710FZ2T6芯片的USB接口电路设计和NANDFlash存储器电路设计两个部分。其次，在分析USB协议的控制传输方法、UFI命令规范、

2、Bulk-Only传输规范的基础上，实现了USB标准请求函数、USB模块的收发缓冲区管理机制、基于SCSI-2的读写操作函数和中断处理程序。最后，分析USB主机枚举过程的基础上，对系统进行实验测试和结果分析。经过不断的实验和研究，最终全部完成课题预期的目标。具体的工作见论文的主体部分，即第3章和第4章，结果介绍和分析见论文的第5章。1.3.2论文结构本文的组织如下，全文共分六章：第1章主要介绍了USB总线特点、国内外USB研究的发展概况，说明了本文的研究内容、完成本课题所做的工作。第2章简单介绍了USB系统结构、传输协议以及数据的差错

3、控制等。第3章首先介绍了STR710FZ2T6和Samsung公司生产的K9F1208U0M器件的特性，并给出了本实验系统硬件电路的设计方案。第4章描述了固件编程主要模块的设计方法。第5章主要是针对USB驱动程序调试进行了详细的论述。第6章是总结与展望。5第2章USB体系结构及协议概述2.1USB系统简介[7]根据功能来看，一个USB系统由三部分组成的：USB主机、USB设备、USB连接。USB主机和USB设备是USB系统中的两个通信实体。USB连接则描述了USB设备和主机进行连接和通信的方式，提供通信服务。2.1.1USB主机USB

4、主机是整个通信模式的核心，控制和调度连接到端口的全部设备的活动，它是整个USB系统中唯一需要系统资源(主机存储器、I/O地址空间、IRQ等)的部分。USB主机包含的USB主控制器(HostController)是主计算机系统上的USB接口，通过硬件、固件和软件来共同实现，负责完成主机和USB设备之间的数据传输。USB主控制器分为两种类型：开放型主控制器(OHC)和通用型主控制器(UHC)。主控制器内部包含一个USB根集线器，用于给USB系统提供一个或多个连接点。USB主机中还可以含有客户软件，包含USB设备驱动程序和界面应用程序，用于

5、和指定的USB设备进行通信，以实现其特殊功能。客户软件是专用的，根据具体设备的不同而不同，且一般需开发人员自行编写。2.1.2USB设备USB设备根据功能不同通常被分为两类：集线器和功能设备。集线器(HUB)为USB系统提供额外的连接点，用于扩展主机的USB端口，使一个USB端口可以连接多个USB设备。USB系统虽然规定集线器可以级连，但层次最多是5个(不包括主机方的根集线器)。集线器能检测到其每个下行端口上USB设备的连接和断开，并可以独立使能。根据上行端口的连接情况，集线器可以分为高速集线器(480Mb/s)，全速集线器(12Mb

6、/s)和低速集线器(1.5Mb/s)。不过，USB低速传输是在全速传输环境中使用PRE事务处理实现的，即低速集线器是全速集线器采用低速传输速率时的特殊情况。6西北师范大学硕士学位论文第2章USB体系结构及协议概述功能设备则为系统提供特定的功能。每个功能设备都含有描述其功能和资源需求的配置信息。因此它们在使用前必须由USB主机识别并进行配置。通常，功能设备是一个独立的外围设备，具有单一的功能，也有实现了两个或多个不同的功能的设备，称其为合成设备。对于主机而言，合成设备是一个单独的USB设备，只有一个设备地址。对某些特殊应用，有时需要将一

7、个或多个功能设备嵌入到一个集线器中，并通过一根USB电缆进行连接，称为复合设备，它是一个永远连接有一个或多个USB功能设备的集线器。2.1.3USB连接USB连接是指USB设备与主机之间进行连接和通信的操作。USB高速和全速传输需要使用外壳屏蔽，而且数据线双绞的USB电缆；而低速电缆不需要屏蔽和双绞。所有USB电缆都是支持热插拔，其插头上USB图标的触角指明了正确连接的方向。USB采用层次星型的拓扑连接结构，这可以防止在USB系统中出现环形连接的情况。USB集线器为每个星型的核心，每条线段采用点到点的连接方式，连接主机和集线器或其功能

8、部件，或者连接集线器和集线器或其功能部件。USB总线的拓扑结构如图2.1所示。图2.1USB总线拓扑结构7西北师范大学硕士学位论文第2章USB体系结构及协议概述图2.1中，主控制器(包括根集线器)是该拓扑结构的起点，US